デジタルとアナログ
ハードディスク・レコーディングを扱う上で切っても切れないものがデジタル信号というものです。デジタルとはなんぞやという事を知らなくてもハードディスクレコーディングは出来ますが、実は録音や再生に対して注意しなければいけない点というのはアナログ信号とデジタル信号ではまったく異なります。
というわけで、デジタル信号とは何かということを見ていきましょう。
音声はアナログ信号である
元々マイクから出力される信号というのはアナログの信号です。SUREのSM58(※1)のようなマイクというのは発電機だということをご存知でしょうか。詳しい構造は別所で書くとして、アナログ信号というのは発電機で発電された電気その物というわけです。
マイクが出力した微弱な電気信号はその後アンプ等(※2)で増幅され耳に届きます。
電気信号と言うのはその一瞬一瞬の電気信号の強さの集合というわけです。
０と１で表される信号
アナログ信号についての詳しいことは他に譲るとして、さて、ここで切っても切れないといったデジタル信号について考えてみましょう。
元々アナログのデータというのは段階の無い電気信号その物です。それに対し、デジタルと言うのはたったの2段階、0と1しかありません。これでは音を表すのは非常に困難です。その為、その0と1をいくつか束ねて1つの数として扱う方法をとられています。(※3)
また、アナログデーターは刻々と変化しています。その為、定期的に数値化してやる必要があります。
この２つからアナログデータをデジタルデータとして変換しているわけです。
そして、いくつの0と1を束ねるかというのを「解像度＝サンプリングビット(量子化ビット数(※4))」どのくらいの周期で信号を数値化するのかというのを「周波数＝サンプリングレート」といい、数値化することその物を「サンプリング(量子化)」と呼びます。
では実際に、サンプリングレートとサンプリングビットが音に与える影響をみてみましょう。
まず、サンプリングビットです。
0と1を表す要素を2つ束ねてみましょう。この時、サンプリングビット＝2ビットということになります。
これで表せる数字は0〜3(※5)です。つまり4段階の量子化が出来る事になります。
では0と1を表す要素を3つにしてみましょう。この時、サンプリングビット＝3ビット(※6)ということになります。
この時表せる数字は一気に２倍の0〜7の8段階になります。なぜこうなるかと言うと、要素1つで表せる数値は0〜1の2段階、しかしこれが2つになると2の2乗となり、3つだと2の3乗になるのです。
さて、先ほどの図と同じアナログデータを3ビットで量子化すると
こうなります。つまり、ビット数が増えると音が大きくなるのでなく、細かさが変わるというわけです。
では次にサンプリングレートについてみてみましょう。
サンプリングレートというのはサンプリングを行う周波数で1秒間に何回サンプリングを行うかという事を表します。(※７)
まずは低いサンプリングレートだとどうなるか見てみましょう。
次にこのサンプリングレートを2倍にしてみます。
つまり、サンプリングレートもサンプリングビットと同じ様に増える事で細かくサンプリングが出来るようになると言うわけです。
CDのサンプリングビットは16bit、サンプリングレートは44.1KHzのステレオ(※8)です。つまり16ビットの解像度で1秒間に44100回のサンプリングを右と左の2チャンネルで行っているというわけです。
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(※1)
恐らく世界で一番多く売れているマイクでしょう。
ダイナミック型のマイクで主にボーカル用です。
楽器用にSM57というのもあります。
(※2)
マイクの場合はプリアンプと呼ばれるところでラインレベルまで増幅され、最終的にメインアンプでスピーカ信号まで増幅されます。
(※3)
ビット数というのはこの束ねた要素の数のことです。
でもSEGAのドリームキャストが128ビットとか言っているのは実は32ビットの演算器が4つあるからで128要素を同時に扱うわけじゃ在りません。
(※4)
こっちの呼び方のほうがメジャーですね
(※5)
2の2乗で4段階です。
(※6)
普通は奇数というのはデジタルの世界では面倒なので使いませんが、4ビットだと図を書くのが面倒なので3ビットにしました。
(※7)
音の周波数と同じ意味です。
(※8)
2チャンネルと呼ぶ事もあります。
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